DE1667252C - Rotary flow vortex for mass and heat exchange between solid or liquid particles and gases - Google Patents

Rotary flow vortex for mass and heat exchange between solid or liquid particles and gases

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DE1667252C
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vortex
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vortex chamber
roughness
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Expired
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German (de)
Inventor
Aribert Dipl.-Ing.; Klein Heinrich Dipl.-Ing.; Pieper Rudolf Dipl.-Phys.; 8520 Erlangen; Wachtier Hans 8523 Baiersdorf; Weber Eduard Dipl.-Phys. 8500 Nürnberg Fracke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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wandung eingeschoben sind und deren nach außen überstehender Teil als Kühlfahne dient Selbstverständlich wird maa normalerweise stets die gleiche Art von Rauhigkeiten verwenden. Ia dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind nur der Einfachheit halber in einem Schnitt zwei verschiedene Arten von Rauhigkeiten dargestellt. Die Zahl der einzelnen Rauhigkeiten zwischen den jeweiligen Düsenreihen wird man entsprechend den Anforderungen an die jeweils erforderliche Turbulenz wählen.wall are inserted and the outwardly protruding part serves as a cooling flag will normally always use the same type of roughness. Ia the one shown Exemplary embodiment are two different types of roughness in one section only for the sake of simplicity shown. The number of individual roughnesses between the respective rows of nozzles is choose according to the requirements of the turbulence required in each case.

Durch Steuerung der Gaszufuhr zu den einzelnen Düsenreihen werden die Teilchen dann jeweils an den nächstunteren Ring, also zunächst zwischen die Düsenreihen 34 bis 36 und 37 bis 39, anschließend zwischen die Düsenreihen 37 bis 39 und 40 bis 42 sowie schließlich zwischen 40 bis 42 und 43 bis 45 weitergegeben. Nach Abschaltung der Gaszufuhr füV die unteiste Düsenreihe 43 bis 45 werden die Teilchen über den Auslaß 29 in einen Bunker abgeführt. Das von Teilchen gereinigte Trägermedium verläßt die Wirbelkammer über den Auslaß 30.By controlling the gas supply to the individual rows of nozzles, the particles are then activated the next ring below, so initially between the rows of nozzles 34 to 36 and 37 to 39, then between the rows of nozzles 37 to 39 and 40 to 42 and finally between 40 to 42 and 43 to 45 passed on. After switching off the gas supply for the bottom row of nozzles 43 to 45, the particles are discharged via the outlet 29 into a bunker. The carrier medium, which has been cleaned of particles, leaves the vortex chamber via outlet 30.

Die Anwendung der beschriebenen Rauhigkeiten ist dabei nicht auf Reaktionsbehälter beschränkt, bei denen die zu behandelnden Teilchen über ein axialesThe application of the roughness described is not limited to reaction vessels which the particles to be treated have an axial

ίο Einströmrohr zugeführt werden. Sie sind vieimehr anwendbar bei allen Einrichtungen, in denen frei schwebend rotierende Teilchenringe erzeugt werden. Die Teilchen selbst können auch auf andere Weise, etwa durch die Düsen selbst oder über einen tangen-ίο the inlet pipe. They are much more Applicable to all facilities in which free-floating, rotating particle rings are generated. The particles themselves can also be produced in other ways, for example through the nozzles themselves or via a tangible

IS tialen Einlauf zugeführt werden.IS tial inlet are fed.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

Es hat sich dabei gezeigt, daß diese rotierenden Patentansprüche: · Teilchenringe eine hohe Dichte aufweisen und nicht immer ausreichend mit den zugeführten Reaktions-It has been shown that these rotating claims: · Particle rings have a high density and are not always sufficient with the supplied reaction 1. Drehströmungswirbler zum Stoff- und War- partnern in Berührung kommen. Das tritt besonders rnetausch zwischen festen oder flüssigen Teilchen ? bei chemischen Reaktionen auf, wie sie z. B. die Ver- und Gasen, bestehend aus einer rotationssymme- brennung darstellt. Wenn beispielsweise feuchter trischen Wirbelkammer mit einem im unteren oder nasser Kohlenstaub zugeführt wird, so verbren-Bereich in diese hineinragenden koaxialen Ein- nen zwar die Kohleteilchen im äußeren Bereich der lauf kleineren Durchmessers für zusammen mit einzelnen Ringe, jedoch die Verbrennung im Innern Trägergas zuzuführende feste oder flüssige Teil- io der Ringe ist recht unvollständig,
chen sowie mit tangentialen und dem Einlauf Aus diesem Grunde ist nach Mitteln gesucht wor-
1. Rotary flow vortex come into contact with fabric and war partners. Does that happen especially between solid or liquid particles? in chemical reactions as they occur, for. B. represents the combustion and gases, consisting of a rotationally symmetrical combustion. If, for example, a moist tric vortex chamber with a lower or wet coal dust is supplied, the coaxial elements projecting into these burn the coal particles in the outer area of the smaller diameter for together with individual rings, but the combustion inside the carrier gas to be supplied or liquid part- io of the rings is quite incomplete,
surfaces as well as with tangentials and the inlet For this reason, means have been sought
schräg entgegengerichteten Hilfsgaseinlässen an den, um die Teilchenringe aufzulockern und in ihrer den Seitenwänden des oberen Bereichs der Wir- Ausdehnung sowohl in axialer als auch in radialer belkammer, einem Gasauslaß auf der Oberseite Richtung zu vergrößern. Erfindungsgemäß sind der Wirbelkammer und einem Gutauslaß im 1.5 daher zwischen den einzelnen Reihen der tangentia-Bereich des Bodens sowie an den Seitenwänden len Einlasse wulstförmige Rauhigkeiten am Wirbelder Wirbelkammer unterhalb der Einlaufmün- kammerinnenmantel parallel zur Wirbelkammerdung angeordneten, mehrere Reiher tangentia- achse angeordnet.obliquely oppositely directed auxiliary gas inlets to loosen up the particle rings and in their the sidewalls of the upper region of the we- expansion both axially and radially belkammer to enlarge a gas outlet on the top direction. Are according to the invention the vortex chamber and a Gutauslaß in 1.5 therefore between the individual rows of the tangentia area the bottom as well as on the side walls len inlets bead-like roughness on the vortex Vortex chamber below the inlet chamber inner jacket parallel to the vortex chamber dung arranged, several herons arranged tangentia-axis. ler Einlasse für mindestens einen der Reaktions- Diese Rauhigkeiten können im einfachsten Falller inlets for at least one of the reaction- These roughness can in the simplest case partner nach Patent 1 542445, dadurch ao aus Schweißraupen bestehen, es können aber auch gekennzeichnet, daß zwischen den einzel- entsprechend profilierte Leisten aus einem beständinen Reihen der tangentialen Einlasse (31 bis 45) gen Werkstoff angebracht werden. Durch diese Rauwulstförmige Rauhigkeiten (46 bis 70) am Wir- higkeiten ergibt sich, daß der Durchmesser der Teilbelkammerinnenmantel parallel zur Wirbel- chenringe vergrößert und der Gaswechsel in den Rinkammerachse angeordnet sind. 35 gen verbessert wird. Es ist also prinzipiell erforder-partner according to patent 1 542445, thereby ao consist of weld beads, but it can also characterized that between the individual appropriately profiled strips from a constant Rows of tangential inlets (31 to 45) are attached to the material. Because of this roughened shape Roughness (46 to 70) on the surface results in that the diameter of the partial belly chamber inner jacket Enlarged parallel to the vortex rings and the gas exchange in the Rinkkammerachse are arranged. 35 gene is improved. So in principle it is necessary-
2. Drehströmungswirbler nach Anspruch 1, Hch, die Grenzschicht unter den Teilchen aufzureidadurch gekennzeichnet, daß die wulstförmigen ßen, so daß der Stoff- und Wärmeaustausch verbes-Rauhigkeiten aus Flachprofilstücken (48, 49) sert wird. Die Turbulenz der Strömung kann außerbestehen, die in Ausfräsungen des Wirbel- dem dadurch verbessert werden, daß die Rauhigkeikammermantels derart eingeschoben sind, daß 30 ten sehr scharfkantig ausgeführt werden. Die durch ein Teil der Flachprofilstücke als Kühlfahne nach die Turbulenz des Gasstromes auftretenden außen übersteht. Geschwindigkeitsschwankungen bedingen dabei eine2. Rotary flow vortex according to claim 1, Hch, the boundary layer under the particles thereby characterized in that the bead-shaped ßen, so that the mass and heat exchange verbes-roughness from flat profile pieces (48, 49) is sert. The turbulence of the flow can not exist, which are improved in the milling of the eddy by the fact that the roughness chamber jacket are inserted in such a way that 30 th are very sharp. By a part of the flat profile pieces as a cooling vane after the turbulence of the gas flow occurs survives outside. Fluctuations in speed cause a dauernde Änderung der Relativgeschwindigkeit der festen oder flüssigen Teilchen zu den Gasteilchen imconstant change in the relative speed of the solid or liquid particles to the gas particles in the 35 Ring, so daß an jedem Teilchen immer wieder neue35 ring, so that there are always new ones at each particle Gasteilchen vorbeistreichen.Brush past gas particles. Es ist aber auch möglich, daß die wulstförmigenBut it is also possible that the bead-shaped Das Hauptpatent betrifft einen Drehströmungswirb- Rauhigkeiten aus Flachprofilstücken bestehen, die in ler zum Stoff- und Wärmetausch zwischen festen Ausfräsungen des Wirbelkammermantels derart ein- oder flüssigen Teilchen und Gasen. Dabei besteht der 40 geschoben sind, daß ein Teil der Flachprofilstücke Drehströmungswirbler aus einer rotationssymmetri- als Kühlfahne nach außen übersteht,
sehen Wirbelkammer mit einem im unteren Bereich In der Zeichnung ist ein schematiches Ausfüh-
The main patent relates to a Drehströmungswirb- roughness consisting of flat profile pieces, which in ler for mass and heat exchange between solid milled recesses of the vortex chamber jacket such one or liquid particles and gases. The 40 is pushed so that a part of the flat profile pieces of rotary flow vortex protrudes outwards from a rotationally symmetrical cooling vane,
see vortex chamber with a in the lower area In the drawing is a schematic execution
in diese hineinragenden koaxialen Einlauf kleineren rungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt. Dabei Durchmessers für zusammen mit Trägergas zuzufüh- zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine entsprerende feste oder flüssige Teilchen sowie mit langen- 45 chende Wirbelkammer und Fig. 2 einen Querschnitt tialen und dem Einlauf schräg entgegengerichteten entsprechend der Schnittlinie H-II.
Hilfsgaseinlässen an den Seitenwänden des oberen Die Wirbelkammer 1 weist ein koaxiales Einlaß-
shown in this projecting coaxial inlet smaller approximately example according to the invention. F i g shows the diameter to be supplied together with carrier gas. 1 shows a longitudinal section through an escaping solid or liquid particle as well as with elongated vortex chamber and FIG. 2 shows a cross section tiale and the inlet diagonally opposite to the inlet according to the section line H-II.
Auxiliary gas inlets on the side walls of the upper vortex chamber 1 has a coaxial inlet
Bereichs der Wirbelkammer, einem Gasauslaß auf rohr 2 für die mit einem Trägergas zugeführten zu der Oberseite der Wirbelkammer und einem Gut- behandelnden festen oder flüssigen Teilchen auf. auslaß im Bereich des Bodens. Dabei sind an den 50 Oberhalb der Mündung 3 des Einlaufrohres 2 besteht Seitenwänden der Wirbelkammer unterhalb der Ein- die Wirbelkammer aus einem Drehströmungswirblaufmündung mehrere Reihen tangentialer Einlasse ler 4 mit entsprechenden schrägtangentialen Düsen, für mindestens einen der Reaktionspartner angeord- von denen hier nur die beiden Düsen 6 und 7 net. ' gezeichnet sind. In diesem Drehströmungswirbler 4Area of the vortex chamber, a gas outlet on tube 2 for the supplied with a carrier gas the top of the vortex chamber and a good-treating solid or liquid particle. outlet in the area of the floor. There are 3 of the inlet pipe 2 on the 50 above the mouth Sidewalls of the vortex chamber below the inlet the vortex chamber from a rotary flow vortex mouth several rows of tangential inlets ler 4 with corresponding inclined tangential nozzles, for at least one of the reactants, of which only the two nozzles 6 and 7 are arranged here net. 'are drawn. In this rotary flow vortex 4 In einer derartigen Wirbelkammer werden also die 55 werden die zugeführten Teilchen vom Trägergas zu behandelnden Teilchen von unten axial zugeführt abgeschieden und in den eigentlichen Reaktionsbe- und dann zunächst in einem herkömmlichen Dreh- hälter 5 geführt. Zwischen den einzelnen Düsenreiströmungswirbler mit tangentialen und dem Einlauf hen bilden sich nunmehr die frei schwebend rotierenschräg entgegengerichteten Hilfsgaseinlässen abge- den Teilchenringe aus. Der obere — hier nicht darschieden, wie das beispielsweise aus der österreichi- 60 gestellt — Teilchenring bildet sich zwischen den sehen Patentschrift 239 769, der schweizerischen Hilfsgaseinlässen 31, 32, 33 und 34, 35, 36 aus. Zwi-Patentschrift 382 716 und der französischen Patent- sehen diesen beiden Reihen von Hilfsgaseinlässen schrift 1 096 283 bekannt ist. Unterhalb der Mün- sind, wie insbesondere aus F i g. 2 ersichtlich ist. dung des Einlaufes sammeln sich die aus dem Ober- wulstförmige Rauhigkeiten 46 bis 51 angebracht, teil abgeschiedenen Teilchen dann in frei schwebend 65 Dabei weisen die Rauhigkeiten 46 und 47 sowie 50 rotierenden Ringen zwischen den einzelnen tangen- und 51 etwa halbkreisförmiges Profil auf, während tial angeordneten Einlassen, durch die, z. B. bei der die Rauhigkeiten 48 und 49 aus FlachprofilstUcken Trocknung, heiße Gase eingeführt werden. bestehen, die in Einfräsungen der Wirbelkammer-In such a vortex chamber, the particles supplied by the carrier gas are therefore the 55 particles to be treated are fed axially from below and deposited in the actual reaction zone and then initially guided in a conventional rotating container 5. Between the individual nozzle vortex turbulence with the tangential and the inlet hen the freely floating rotating obliquely are now formed opposing auxiliary gas inlets lead off particle rings. The upper one - not shown here, like the one from the Austrian 60 - particle ring is formed between the see patent specification 239 769, the Swiss auxiliary gas inlets 31, 32, 33 and 34, 35, 36. Zwi patent specification 382 716 and the French patent- see these two rows of auxiliary gas inlets 1 096 283 is known. Below the coin, as in particular from FIG. 2 can be seen. The roughness 46 to 51 from the upper bulge-shaped roughness collects at the inlet, Partly separated particles then float freely 65. The roughnesses 46 and 47 as well as 50 rotating rings between the individual rod and 51 approximately semicircular profile while tially arranged inlets through which, for. B. in the case of the roughnesses 48 and 49 from flat profile pieces Drying, hot gases are introduced. exist, which are milled in the swirl chamber

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